Utilização de geotêxteis como reforço de aterros sobre solos moles

UTILIZAÇÃO DE GEOTÊXTEIS COMO REFORÇO DE ATERROS SOBRE SOLOS MOLES

Ennio Marques Palmeira

TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS PROGRA MAS DE PÔS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FECERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS (M.Sc.)

Aprovada por:

Alberto Ramalho Presidente

Will

Mauro Lucio Guedes

~ Q ~ .

_{acques de Medina}

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL JULHO DE 1981

Aterros sobre Solos Moles - Rio de Janeiro 1980

VIII, 282 p., 29.7cm (COPPE-UFRJ, M.Sc., Engenharia Civil, 1980)

Tese - Univ. Fed. Rio de Janeiro Engenharia

Fac.

Dedico este trabalho a:

- Fernanda M. Palmeira - Antonio Marques

- Celeste Marques - Eloy R. Palmeira

O autor do presente trabalho deixa registrado seus agradecimentos ao Prof. José Alberto Ramalho Ortigão pela en-tusiasmada orientação da tese, pelas sugestões e correçoes feitas no trabalho original e pela extensa bibliografia posta a disposição.

Ao Prof. Willy Alvarenga Lacerda o autor agradece pelo convite para exerce·r a função que tornou possível a

rea-lização deste trabalho bem como pelas sugestões e incentivo prestados ao longo do mesmo.

São prestados agradecimentos, também, ao Instituto de Pesquisas Rodoviárias do DNER pelo apoio financeiro prest~ do através da firma TRAFECON-Consultoria e Projetos de Enge-nharia Ltda.

À RHODIA S/A ficam registrados os agradecimentos p~ lo interesse dispensado pela pesquisa e pelo fornecimento do material geotêxtil necessário.

Aos colegas abaixo, o autor expressa a sua profunda gratidão e reconhecimento pela colaboração que tornou possí-vel a realização deste trabalho:

Eng9 Adalsino Valentim Gonçalves - pela ajuda nos ensaios de laboratório com o Perfilômetro de Recal-ques do IPR;

Tecnóloga Ana Kátia Romero Nicolino - pela colabor~ ção no processamento do programa BISPO para análise de estabilidade de taludes;

boração na realização dos ensaios de caracterização do material de aterro da estrada de acesso;

Eng9s Fernando e Bernadete Danziger - pelo auxílio no processamento de programa LORANE;

Prof. Jacques Medina - pelas sugestões prestadas; Eng9 Haroldo Braune Collet - pelas sugestões feitas ao longo do trabalho;

Eng9 José Carlos Vertematti - pelas sugestões e in-formações prestadas;

Eng9 Júlio Verne de Mattos - pelo apoio na tentati va de utilização do programa de computador NONSAP da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janei ro;

Eng9 José Eduardo Mercier Medina - pelas informa-çoes sobre o andamento das obras da estrada de aces so;

Tecnólogo Miguel da Silva Grossi - pela entusiasma da colaboração na instalação da instrumentação, me-dições de campo, cálculo das meme-dições, manutenção dos instrumentos e ensaios de laboratório realiza-dos no material de aterro da estrada;

Prof. Márcio S.S. Almeida - pelas sugestões na aná-lise teórica por Elementos Finitos;

Prof. Nelson F. Ebeckem - pela colaboração no pro-cessamento do programa LORANE;

Sr. Roberto Augusto - pela colaboração nos lhos de campo;

traba-Tecnólogo Sérgio Trotta - pelo desenho da maioria das figuras da tese;

Eng9 Salomão Pinto - pelas sugestões nos ensaios de laboratório;

apresentadas

Vilma Alves - pelo serviço de datilografia.

O autor estende os agradecimentos ao pessoal e cor-po de professores da COPPE/UFRJ e ao pessoal do Núcleo de Com putação Eletrônica da UFRJ (NCE).

i

APRESENTAÇÃO

O presente trabalho se refere a parte do programa de pesquisas conduzido pelo Instituto de Pesquisas Rodoviá-rias (IPR)relativo à construção sobre solos moles. Nesse tra-balho, tratou-se do estudo da utilização de mantas geotêxteis como reforço de aterros rodoviários de baixa altura sobre so-los de elevada compressibilidade. Esse tipo de obra e freque~ te como estradas de acesso para a construção de obras de gr~ de porte, estradas vicinais para escoamento de produção agrf cola, etc. O desenvolvimento do trabalho envolveu os seguin-tes tópicos: (1) descrição dos diversos tipos de geotêxteis existentes, (2) revisão bibliográfica a respeito do comporta-mento mecânico dos geotêxteis, (3) previsão do comportamento de aterros reforçados com geotêxtil por métodos teóricos, (4) detalhamento das 6 seções instrumentadas na estradas de aces-so para a construção do Aterro II da Pesquisa de Aterros so-bre Solos Compressíveis, (5) discussão e interpretação dos re sultados obtidos através da instrumentação instalada.

O trabalho foi possível graças ao contrato celebra-do entre o Instituto de Pesquisas Rocelebra-doviárias celebra-do DNER e a fir ma TRAFECON-Consultoria e Projetos de Engenharia Ltda. Esse contrato é supervisionado pelos Engenheiros Pedro Martorell e Carmem Sylvia Ferreira, da Divisão de Pesquisas do IPR.

No presente trabalho estudou-se a utilização de man tas geotêxteis como reforço de aterros rodoviários de

altura sobre solos moles.

baixa

Inicialmente, são apresentados os tipos de geotêx-teis usualmente empregados em obras de engenharia sendo, tam-bém, apresentados e discutidos os processos de confecção e as propriedades fisicas e mecânicas dos geotêxteis relevantes p~ ra esse tipo de problema.

A previsão, por métodos teóricos, da influência da presença do geotêxtil na interface aterro x fundação, quer se ja no aumento do fator de segurança contra a ruptura general! zada, quer seja na redução dos recalques superficiais da fun-dação e, também, analisada.

A seguir, é apresentada e comentada a instrumenta-çao instalada nas seções testes da estrada de acesso para a construção do Aterro II da Pesquisa de Aterros sobre Solos Compressiveis, do Instituto de Pesquisas Rodoviárias (IPR/ DNER). Em quatro das seis seções instrumentadas foi utilizado o geotêxtil do tipo não-tecido da marca Bidim fabricado pela RHODIA S/A, em diversas formas de instalação sobre a superfi-cie da fundação.

Finalmente, os resultados obtidos através da instru mentação foram analisados e comparados às previsões teóricas. Dessa análise pode-se concluir que a influência do geotêxtil na redução do consumo de material de aterro empregado é mais marcante quanto maiores forem as condições de ancoragem da manta geotêxtil. Isto ficou evidenciado pelas economias de

iii

9.6% de material de aterro na seçao com menor capacidade de ancoragem do geotêxtil e de 22.6% na seção com maior ancora-gem do geotêxtil. Entretanto, constatou-se que, para as condi ções presentes na estrada de acesso, a utilização de

geotêx-til como reforço só seria economicamente viável caso a redu-çao de material de aterro atingisse valores superiores a 26%.

This thesis presents a study on geotextile

application for stabilizing low embankment roads constructed on weak foundation soils.

A bibliography review on the main characteristics of some commercially available geotextiles, their physical and mechanical properties, usual manufacturing process and standard geotextile testing methods is presented. A review on geotextile application as reinforcement under the base of low embankment road is also made.

A case history is presented on the construction of an instrumented field t r i a l t o evaluate geotextile efficiency as reinforcement under the base of an access road on soft ground. The field trial was carried out along the access road for the construction of a second large trial embankment on vertical drains. This experimental program was a part of a

large research program sponsored by the Highway Research Institute (Brazil). Six text sections, in which geotextile type and installation method varied, were constructed.

Measurements were compared with a section with no reinforcerrent and also compared with theorectical predictions.

Measured geotextile performance, expressed in per cent reduction in volume of fill material consumption, seems to vary between 9.6% to 22.6%, depending on the way the

geotextile was laterally fixed. An economic evaluation

considering fill material and fabric cost at test site, has shown that such a geotextile application would note be

economically advantageous unless fill material savings were in excess 26% in volume.

V

Í N D I C E

PARTE I - REVISÃO BIBLIOGRÂFICA

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO

CAPÍTULO 2 - CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS GEOT!XTEIS

CAPÍTULO 3 - COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS GEOTEXTEIS 3.1 - Resistência à Tração

3.1.1 - Ensaio Monodirecional

3 .1. 2 - Ensaio de Tração Localizada ( "Grab Tensile Test")

3.1.3 - Ensaio de Deformação Plana Segundo

1 2 6 11 13 13 14 Sissons (1977) 15

3.1.4 - Ensaio Bidirecional Cilíndrico 3.1.5 - Ensaio Hidráulico de Tração

3.1.6 - Ensaio de Deformação Plana Monodi-recional

3.2 - Fluência e Relaxação de Tensões 3.3 - Atrito de Interface

3.4 - Ensaio de Penetração 3.5 - Resistência ao Estouro 3.6 - Resistência ao Rasgo

3.7 - Comportamento Mecânico dos Geotêxteis - Co mentários Finais 16 18 21 22 23 25 26 27 27

DE ATERRO SOBRE SOLOS FRACOS

4.1 - Aumento do Fator de Segurança Contra a RuE tura Generalizada

4.2 - Utilização de Geotêxteis corno Reforço de Aterros Rodoviários de Baixa Altura:

Abor-57

58

dagens Teóricas e Observações Práticas 61 4.2.1 - Solução Aproximada de Nieuwenhuis 62 4.2.2 - Previsão do Comportamento pelo

Mé-todo dos Elementos Finitos 74 4.2.3 - Conclusões e Críticas sobre a Pre

visão do Comportamento de Aterros de Baixa Altura Reforçados com Geo têxteis por Métodos Teóricos

4.2.4 - Revisão Bibliográfica sobre o Pro-jeto de Estradas Vicinais e Desern penho de Aterros Reforçados com

82

Geotêxteis 85

CAPfTULO 5 - CONSIDERAÇÕES Ã RESPEITO DA INSTALAÇÃO DE

MANTAS GEOTtXTEIS NA BASE DE ATERROS 130

PARTE II - COMPORTAMENTO DA ESTRADA INSTRUMENTADA

DE ACESSO

CAPfTULO 6 - CARACTERfSTICAS GEOTeCNICAS DOS MATERIAIS

138

ENVOLVIDOS 139

6.1 - Resumo sobre as Características

Geotécni-cas da Argila Cinza do Rio de Janeiro 140 6.2 - Características Geotécnicas do Material de

vii

6.3 - Características do Geotêxtil Empregado 143

CAPÍTULO 7 - DETALHAMENTO DAS SEÇÕES INSTRUMENTADAS 154

CAPÍTULO 8 - PROJETO DA INSTRUMENTAÇÃO E INSTRUMENTOS

UTILIZADOS NA ESTRADA DE ACESSO 163

8.1 - Projeto e Instalação da Instrumentação 164

8.2 - Descrição dos Instrumentos Utilizados 167

8.2.1 - Extensômetro Magnético Horizontal 167

8.2.2 - Perfilômetro de Recalques 169

CAPÍTULO 9 - SOLICITAÇÕES IMPOSTAS Â ESTRADA DE ACESSO 182

CAPÍTULO 10 - RESULTADOS OBTIDOS NAS MEDIÇÕES DE CAMPO 186

10.1 - Recalques Superficiais da Fundação 187

10.2 - Deslocamentos Horizontais Superficiais da

Fundação 188

10.3 - Deslocamentos Horizontais no Geotêxtil 189

CAPÍTULO 11 - INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS OBTIDOS NAS

MEDIÇÕES DE CAMPO 196

11.1 - Recalques Superficiais da Fundação

11.2 - Deformações Horizontais Superficiais

Fundação

11.3 - Deformações Horizontais no Geotêxtil

da

11.4 - Comparação Entre a Previsão por Métodos Teóricos e os Resultados de Campo

197

203

204

BIBLIOGRAFIA 238

SIMBOLOGIA 249

LISTA DE FIGURAS 258

1

3

1 - INTRODUÇÃO

Entende-se por geotêxtil, de maneira geral, o prod~ to resultante de tratamento físico e químico aplicados a mate riais naturais ou sintéticos e que se assemelha no seu aspec-to visual ou construtivo, aos produaspec-tos oriundos da indústria têxtil.

Até o início da década de 60 a indústria têxtil mun dial tinha como matéria prima básica de construção as fibras naturais tais como algodão, lã e seda. Nessa época começou-se a explorar de maneira significativa as fibras sintéticas como o nylon, poliéster, acrílico entre outras. Devido à grande va riedade de características que o precesso sintético admite, tais fibras vêm se impondo de maneira cada vez mais acentuada ao longo dos anos. Para se ter uma idéia, atualmente 73% da produção da indústria têxtil advém da utilização de fibras sintéticas.

A partir do início da década de 70, a indústria têx t i l passa a se voltar diretamente para a aplicação de seus produtos, oriundos de fibras sintéticas, à indústria de cons-trução. Surgem, então, os geotêxteis. Materiais de uma grande gama de aplicação, os geotêxteis podem ser aplicados desde c~ mo elementos de decoração até como parte estrutural de obras de contenção de encostas. Devido, principalmente, à sua faci-lidade de aplicação e versatifaci-lidade, as mantas geotêxteis vêm tomando,gradativamente, o lugar de materiais que, até então, eram utilizados tradicionalmente em construções

a areia, de filtros). Na figura 1.1 pode-se ver

(por exemplo o notável crescimento do consumo de geotêxteis, nas suas diversas áreas

ta-se a importância dada a esse novo material (sintético) de construção (KOERNER & WELSH, 1980).

Ao longo dos últimos anos, vários fabricantes têm feito esforços no sentido de suprir os geotêxteis de caracte-rísticas que o tornem um elemento efetivamente ativo quando instalado em uma obra. No que diz respeito â utilização de mantas, como elemento de reforço, o requisito de elevados mo dulos de deformação e elevadas resistências à tração têm se imposto como desafio básico ao seu emprego. Todavia, atualmen te já existem geotêxteis especialmente indicados para esta fi nalidade.

Nos capítulos seguintes serao apresentas as carac-terísticas mecânicas e o comportamento de mantas quando uti lizadas como reforço de aterros sobre solos moles.

5

1300-,---U) l&I 600

'º

_:e 500 ....1 •·OO-l---:;.,C----t---+---1 100 o---+---+--+--1---.--+--+---+--1911 1972 1973 1974 1975 1978 19n 1978 1979 IHO 1981 F I G. 1. 1 - C O N S U MO TECIDOS KOERN ER ANO

.

TOTAL DE G E O T E X TE IS N AO

NOS ESTADOS UNIDOS -APUD

CAPÍTULO 2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS GEOTÊXTEIS

7

2 - CARACTERfSTICAS GERAIS DOS GEOTfXTEIS

Para entender-se completamente a fabricação de uma manta geotêxtil, deve-se tomar conhecimento de todas as par-tes que envolvem o processo, o que será abordado resumidamen-te.

Inicialmente, a substância que dará origem a fibra sintética, e que se encontra no estado sólido, é transformada ao estado líquido quer seja por adição de solvente ou aplica-ção de calor. A seguir, a substância viscosa formada é trata-da por um processo de extrusão (semelhante ao processo de pa~ sagem da água por um chuveiro). Os filamentos que emergem des te processo de extrusão são, então, solidificados ou por apli cação de ar quente ou por resfriamento. Após a solidificação, as fibras formadas são tensionadas e com isso seus diâmetros são diminuidos. Em seguida, as fibras serão arranjadas de ma-neira convenientes a possibilitar a formação do tipo específl co de geotêxtil desejado. Comumente tais arranjos sao os que aparecem na fig. 2 .1 (Koerner & Welsh, 1980).

De posse das fibras arranjadas de uma das quatro m~ neiras indicadas na figura 2.1 passa-se

à

confecção da manta geotêxtil que, de acordo com o processo de fabricação adota-do, poderá ser enquadrada em um dos seguintes grupos: grupo dos tecidos ou grupo dos não-tecidos. Estes dois se diferen ciam na forma de ordenação estrutural dos fios sintéticos. A manta pertencente ao grupo dos tecidos assume a configuração estrutural ordenada, semelhante a maioria dos tecidos utiliza--dos em vestimentas. Os geotêxteis não-teciutiliza--dos englobam as mag tas com uma configuração estrutural dos fios totalmente alea-tória.

dos fios é a indicada na figura 2.2. Tal arranjo possibilita grande variedade de valores de permeabilidade em função does paçamento entre fios.

Outras configurações de arranjo de fios possíveis nos geotêxteis tecidos são utilizadas em roupas de sarja de algo-dão (por exemplo, roupas de brim), que resultam em grande po-rosidade e as utilizadas em roupas de seda, que conduzem a uma grande capacidade filtrante. Sendo assim, a configuração dos fios da manta de geotêxtil do tipo tecido influencia de forma marcante várias grandezas físicas e mecânicas da manta tais como permeabilidade, capacidade filtrante e resistência ao rasgo.

A manta não-tecido, como já foi dito, se caracteri za por um arranjo aleatório dos seus fios. Na confecção de uma manta não-tecido, apos o preparo dos emaranhados sintéti-cos, entra-se na fase de solidarização destes emaranhados que pode ser feita pelos seguintes processos (Koerner & Welsh,

1980) : agulhagem ( "Needle Punched") , rotativo ou misto ("Spun-Bonded") , derretimento ou calor ("Melt-("Spun-Bonded") , aplicação de resi-nas ("Resin Bonding"·) e outros.

No processo de agulhagem, os emaranhados passam por agulhas especialmente projetadas para dar a configuração fi-nal à manta. No processo rotativo, a configuração dos fios é conseguida através de rotação, indução elétrica ou fluxo con-trolado de ar. No processo de ligação por calor, altas tempe-raturas associadas a processo mecânicos ou químicos são util! zadas. O processo de ligação por resinas é conseguido impre2 nando-se os emaranhados com resinas sintéticas (usualmente de

9

acrílico),

Nos capítulos seguintes sao apresentados e comenta dos os diversos ensaios existentes para avaliar as proprieda-des mecânicas dos geotêxteis. Comparações de resultados para diversos geotêxteis são, também, apresentadas.

FIO DE EMARANHADO DE FIBRAS

\

EMARANHADO DE FIBRAS

.,I

FIG.2.1 -ARRANJOS POSSÍVEIS DAS

8 WELSH (1980)

n

-

n

-'

e:

•

e:

•

...

....

-..

FIG. 2.2 -FORMA

.

MAIS SIMPLES

FIO MONDFJLAMENTD

CDNTI NUO

,

FIBRAS SI NTETICAS -APUD KOERNEF

n

,..

n

'

==:J

'

~

•

-

~

....

DE ARRANJO DOS FIOS NOS

11

CAP!TULO 3 COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS GEOTÊXTEIS

O comportamento mecânico dos geotêxteis depende fun damentalmente do tipo de material sintético utilizado na sua confecção bem como do processo de fabricação da manta. Devido a serem vârios os tipos e formas de fabricação de geotêxteis pelo mundo afora, de produto a produto haverá uma certa varia çao numa ou outra característica mecânica.

De um modo geral, as características mecânicas mais importantes nas mantas de geotêxteis quando aplicadas como reforço â base de aterros sao:

- Resistência à tração;

Fluência e relaxação de tensões;

- Atrito manta x solo;

- Resistência à penetração; Resistência ao estouro;

- Resistência ao rasgo;

- Características drenantes; - Características filtrantes.

No presente trabalho, dar-se-á maior ênfase às seis primeiras características enunciadas. Serão apresentados da-dos sobre essas características para a maioria da-dos geotêxteis empregados em engenharia,quer sejam tecidos ou não-tecidos.Em capítulo posterior será apresentada maior quantidade de dados sobre o geotêxtil empregado nas seções testes.

13

3.1 - RESISTÊNCIA Ã TRAÇÃO

Neste item serao comentados os ensaios mais usualmente empregados em geotêxteis.

3.1.1 - ENSAIO MONODIRECIONAL

de tração

No ensaio monodirecional uma tira de geotêxtil com dimensões 50 x 200mm é solicitada à tração na direção da sua maior dimensão conforme mostra a figura 3.1.

Estes ensaios obedecem ao procedimento empregado na norma AFNOR-G-07.001, cujas recomendações são:

- Dimensões da tira: 50 x 200mm;

Número de ensaios: 10 ensaios em cada direção; Velocidade de ensaio: lOOmm/min.;

- Condições atmosféricas com temperatura de 20°c e 65% de umidade relativa.

Neste tipo de ensaio ocorre uma excessiva contração na direção da menor dimensão da tira em ensaios com não-teci dos. Tais ensaios, feitos segundo várias direções ao longo da manta, mostrarão os não-tecidos como se comportando quase is~ tropicamente e os tecidos com uma forte anisotropia como indi ca a figura 3.2.

Todavia, isto se deve ao arranjo dos fios sintéti-cos, já descritos para os tecidos, fazendo com que, para es-tes tipos de geotêxteis, eses-tes ensaios se justifiquem somente nas direções de lançamento dos fios.

ral, a elevadas deformações (da ordem de 50 a 70%} para os nao tecidos.

Depreende-se da figura 3.3 que os módulos de defor-maçao, nestes ensaios, variam bastante em função do tipo de geotêxtil e do nível de tensões.

Embora os ensaio monodirecionais sejam de bastante facilidade de execução, os rresl!Ds não reproduzem de maneira correta as solicitações impostas à uma manta sob um aterro. Um ensaio muito utilizado e que reproduz um pouco melhor es-tas solicitações é o ensaio de Tração Localizada que é comen-tado a seguir.

3.1.2 - ENSAIO DE TRAÇÃO LOCALIZADA ("GRAB TENSILE TEST")

Um outro ensaio de tração em geotêxteis, embora ago ra, com o intuito de medir a resistência à tração localizada no interior da manta

é

o Ensaio de Tração Localizada ( "Grab Tensile Test") que visa simular solicitações localizadas como as provocadas por rodas de veículos ou pedras. Como pode ser visto na figura 3.4, o ensaio se baseia no tracionamento, por duas garras de 25.4mm (1") de comprimento, do trecho central de um pedaço quadrado de manta com 200mm de lado.

Como se depreende da figura 3.4, este ensaio se aproxima mais de um ensaio de deformação plana uma vez que as bandas de geotêxtil laterais às garras contribuem para o au-mento da rigidez do trecho efetivamente ensaiado.

15

a tração localizada para alguns tipos de geotêxteis em que se nota uma ligeira vantagem, neste tipo de ensaio, para um nao-tecido com fios ligados por calor e para o nao-tecido. Estes re-sultados são apresentados na tabela 3.1.

3.1.3 - ENSAIO DE DEFORMAÇÃO PLANA SEGUNDO SISSONS (1977)

Sissons (1977) apresenta um ensaio de tração em con dições de deformação plana com o geotêxtil sendo submetido a tração monodirecional. Segundo este autor, o estado de defor-mação plana

é

garantido devido à ação de pinos espaçados que transpassam a manta e evitam a deformação transversal do cor po-de-prova. O esquema de ensaio de Sissons e apresentado na figura 3.5.

O ensaio

é

realizado em corpos-de-prova de 20cm x

20cm a uma taxa de deformação de 10%/min.

Segundo Sissons, o ensaio nao e perfeito uma vez que a presença dos pinos não representa as condições de cam-po. As forças induzidas pelos pinos sao pequenas na fase ini-cial de carregamento do ensaio.

Os resultados deste tipo de ensaio fornecem curvas tensão x deformação com módulos de deformação consideravel-mente maiores que os apresentados nos ensaios monodirecionais e dentro dos valores usualmente obtidos por outros ensaios de deformação plana. Na figura 3.6 são apresentados resultados típicos dos ensaios de deformação plana por Sissons para di-versos geotêxteis.

Este ensaio se baseia na solicitação bidirecional de urna superfície cilíndrica de geotêxtil, corno mostra a fig~

ra 3.7.

Para o ensaio bidirecional sao definidas as seguin-tes grandezas, de acordo com a figura 3.8:

- Deformação vertical: E

z

- Tensão de tração na direção vertical: a _z - Deformação tangencial: E

6

Tensão de tração na direção tangencial:

ªe

o ensaio é feito de maneira a manter-se urna das grandezas constante e as outras variando. No caso em que Ez

=

O, que conduz a um ensaio de deformação plana ("Plane Strain"), devem-se anotar as medidas do diâmetro da amostra bem corno as pressoes interna e externa e a força vertical necessária F _z Com isso, o procedimento do ensaio seria o seguinte:

- Aumentando-se a pressão interna p., tem-se ]_ figura 3.8): (pi pe) D D 1

ªe

=

-

-2- _Ee =

-D o Fz a = _Ez =

o

z J/, onde E6 = deformação tangencial E = deformação vertical z

ªe

= tensão tangencial

análoga.

17

a

=

tensão vertical z

F

=

força vertical necessária para manter-se E

=

o

z

z

i comprimento da circunferência do corpo-de-pr~ va {=nD)

pi = pressao interna a amostra pe = pressao externa à amostra

D = diâmetro da amostra {medido durante o ensaio) D

0

=

diâmetro inicial

Sendo assim, pode-se obter:

a

_ªe

a

o

z V z

E =

=

-

V =

z E E

_ªe

ªe

-

V a z (1

-

v2

íªe

_v2)

ªe

(1 E8

=

_E = _E E =

-E6 onde: E= módulo de deformação v

=

coeficiente de Poisson

Os outros ensaios passiveis sao feitos de maneira

Os ensaios bidirecionais, quando executados em te cidos, mostram resultados de resistência à tração variando po~ co com a direção de solicitação {praticamente isotrópico) e com resultados praticamente iguais ao dos ensaios monodireci2 nais, onde a resistência dos tecidos na direção de lançamento das fibras não é significativamente afetada pelo estrangula-mento. Todavia, há uma anisotropia considerável no que diz respeito a deformação na ruptura. Tais conclusões podem ser tiradas através da figura 3.9 {Van Leeuwen, 1977).

direcionais cilindricos confirmam o seu alto grau de isotro-pia, constatado nos ensaios rnonodirecionais, mas as resistên-cias e os módulos de deformação são, para os ensaios bidireci anais, consideravelmente maiores corno pode-se ver através da figura 3.10.

Em relação aos não-tecidos, pode-se dizer, de manei ra geral, que os ensaios de tração bidirecional apresentam em relação aos rnonodirecionais (Van Leeuwen, 1977):

Tensão na ruptura de 30 a 50% maior; - Deformação na ruptura de 30 a 50% menor; - Coeficiente de Poisson entre 0.25 a 0.50;

Módulos de deformação (E) consideravelmente maio-res.

O ensaio bidirecional cilindrico apresenta corno des vantagem o sofisticado equipamento necessário a sua execuçao. Outro problema associado ao ensaio e a presença da costura, necessária para dar a configuração cilindrica ao corpo-de-prQ vas. Por vezes, caso a costura nao seja bem feita, a ruptura pode ocorrer ao longo desta.

3.1.5 - ENSAIO HIDRÃULICO DE TRAÇÃO

Raurnann (1979) desenvolveu um ensaio de resistência ã tração em geotêxteis que denominou Ensaio Hidráulico de Tra ção. O ensaio é realizado em estado de deformação plana e con siste em se tracionar urna tira de geotêxtil, com as extrernida des presas e impermeabilizada inferiormente por urna membrana de borracha, através da injeção de água sob pressão entre a

19

membrana e suporte do ensaio, como pode ser visto na figura 3.11.

O equipamento é provido de dispositivos que perml tem a execução de ensaios ciclices. O cálculo do ensaio é sim ples. Admite-se que o geotêxtil se deforma segundo uma super-ficie cilindrica, e pode-se demonstrar facilmente as segui::i. tes relações (ver figura 3.11).

T

=

p.R

=

p b/a onde:

a

=

b _R

Se

o<

b, a deformação e dada por: E

=

1 a arcsena - 1 Se

o~

b, tem-se: 1 E = ~ - (rr - arcsena) - 1 a

Para pequenas deflecções, a expansao em série da função arcsena fornece:

arcsena

=

a (1 + o que leva a: 2

o

2 E

=

T

=

28 2 a 6

-Os ensaios sao conduzidos com uma taxa de deforma-çao entre 1 e 5% por minuto. As dimensões recomendadas para a tira de geotêxtil a ser ensaiada são 100mm x 800mm ou 200mm x

800mm, embora outras dimensões possam ser adotadas. Raumann (1977) afirma que a influência de resistência à tração da mem

drostática ao geotêxtil (ver figura 3.11) bem como a influên-cia do estado de tensões das bordas, na medida da deflecção, sao desprezíveis.

Os resultados deste tipo de ensaio apresentam aumen to considerável nos parâmetros de resistência da manta, quais sejam: módulo de deformação e resistência à ruptura. Raumann apresenta resultados comparativos entre ensaios de tração mo-nodirecionais com tiras de diversas dimensões e o ensaio hi dráulico para um geotêxtil de poliéster agulhado como mostra a figura 3.12.

Nessa figura, constata-se a marcante dependência do módulo de deformação com as dimensões da tira nos ensaios mo-nodirecionais. O ensaio hidráulico apresenta as maiores carac teristicas de resistência para o geotêxtil ensaiado.

Na figura 3.13 são apresentados resultados do ensaio hidráulico para diversos tipos de geotêxteis. Os resultados estão normalizados em relação à densidade superficial da man ta, devido às diferenças de espessura e peso especifico dos diversos tipos ensaiados.

Através de enchimento e esvaziamento sucessivos da camara de pressao do aparelho, foi possível a Raumann a obten ção de resultados do comportamento de dois geotêxteis quando submetidos a carregamentos cíclicos. Na figura 3.14 aparecem os resultados de ensaios cíclicos nos dois geotêxteis, um de poliéster agulhado e o outro de fibras de polipropileno liga-das. O ensaio foi conduzido levando-se o geotêxtil até o est~ do de tensões representado pelo ponto A e depois reduzindo-se e elevando-se esse estado 500 vezes até atingir-se o ponto C. No

21

vamente o estado de tensões era elevado até o ponto D e rep~ tido todo o processo. Os resultados obtidos nesse ensaio para o geotêxtil de poliéster apresentam um módulo de deformação

•

dinâmico (módulo de deformação no trecho de carregamento clico) sensivelmente maior que o módulo do ensaio padrão.

Cl.-A

deformação na ruptura para a manta de poliéster no ensaio cí-clico é a mesma do ensaio padrão. Todavia, para o geotêxtil de polipropileno os resultados indicam um módulo de deforma-çao da ordem de grandeza do módulo inicial do ensaio padrão e uma deformação na ruptura maior do que a apresentada no en-saio padrão.

3.1.6 - ENSAIO DE DEFORMAÇÃO PLANA MONODIRECIONAL

Riga & Perfetti (1980) apresentaram um ensaio de tração em geotêxteis em condições de deformação plana em que a solicitação de tração e monodirecional, como pode ser vis-to na figura 3.15.

A condição de deformação plana é, aproximadamente, conseguida desde que a largura B

0 (ver figura 3 .15) seja

predomi-nantemente maior que a altura H do corpo-de-prova. A velocida de do ensaio é de 50mm/min.

Os autores fizeram uma série de ensaios em dois ge2 têxteis não-tecidos para verificar qual a relação B /H ideal

o

para o ensaio. Nos ensaios, adotou-se uma altura inicial do corpo-de-provas de 10cm e as relações B /H ensaiadas foram de

o 0.5, 1, 3, 5, 6.5 e 8.

Na figura 3.16 (a) pode-se verificar que para rela çoes B /H maiores que 6,5 o estrangulamento das bordas do cor

tem-se a variação do esforço de tração na ruptura, normaliza do em relação à densidade superficial da manta, versus largu-ra do corpo-de-prova. Verifica-se, agolargu-ra, que uma relação B / o H acima de 3 já é suficiente. Todavia, somente para relações acima de 6.5 a variação do módulo de deformação do geotêxtil é pouco afetado pela geometria do corpo-de-prova, como pode ser visto na figura 3.16 (c). Com isso, por segurança, os au-tores recomendam uma relação B /H igual a 8.

o

A grande vantagem deste ensaio é, sem dúvida, a sua simplicidade e facilidade de execução.

3.2 - FLU~NCIA E RELAXAÇÃO DE TENSÕES

As mantas de geotêxteis, quando em obras de engenh~ ria, estão sujeitas a ficarem solicitadas por uma carga cons tante ou uma deformação constante durante muito tempo. Devido a isto, surgem dois interessantes pontos a conhecer: Fluência (deformação lenta à carga constante) e relaxação (decréscimo de tensão à deformação constante).

O efeito de fluência será mais ou menos intenso em função do tipo de material do qual é feita a manta. De uma ma neira geral, pode-se dizer que as mantas de poliéster são as menos atingidas pela fluência vindo a seguir as de poliamida e as de poliprotileno (Van Leeuwen, 1977; Raumann, 1979; Paute & Segouin, 1977).

Van Leeuwen (1977) cita que intensivas investiga-çoes têm mostrado que os tecidos podem tolerar cerca de 60% da sua carga de ruptura durante vários anos antes que a rupt~

23

ra possa ocorrer. Cita, também, o mesmo autor, que 80% da de-formação total das amostras durante ensaios ocorrem nos pri~ meiros 10 minutos após a aplicação de carga. Na figura 3.17 a parecem alguns resultados de fluência em geotêxteis.

Embora a fluência seja um efeito indesejado, a sua influência negativa ao longo do tempo é contrabalançada pelo aumento do fator de segurança da obra, devido à manta auxili-ar, como elemento drenante, a dissipação das pressões inters ticiais.

Raumann (1979), através do seu Ensaio Hidráulico de Tração, apresenta resultados de ensaios de fluência a partir de uma deformação inicial de 20% para diversos geotêxteis nao tecidos e tecidos à base de polipropileno, bem como para um geotêxtil não-tecido agulhado de poliéster. Os resultados sao apresentados na figura 3.18. Nesta figura observa-se que, tam bém no ensaio hidráulico, a manta de poliéster apresentou me lhor comportamento quanto a fluência.

Quanto ao efeito de relaxação de tensões, também se verifica a influência do tipo de material constituinte. Dados sobre o assunto parecem, entretanto, escassos na bibliografia talvez devido a menor importância prática da relaxação de ten sões em relação a fluência. Na figura 3.19 são apresentados alguns resultados de ensaios de relaxação de tensões em manta de tecido publicados por Van Leeuwen (1977).

3.3 - ATRITO DE INTERFACE

A transferência de carga do solo para a manta pode ser feita por atrito. Assim,a capacidade de interação entre a

terface solo x geotêxtil.

O ensaio que mede esta característica e conhecido como ensaio de resistência de interface e está esquematizado na figura 3.20.

O ensaio e conduzido de maneira semelhante ao en-saio de cisalhamento direto, sendo o geotêxtil fixado

apoio que pode ser rígido ou composto de amostra do

a um próprio solo da caixa superior ou de solos diferentes. Desta maneira, o resultado do ensaio dependerá de como sera a disposição e características dos solos que têm contato com o geotêxtil.

De um modo geral, os ângulos de atrito encontrados em ensaios de interface com materiais granulares variam entre 25° e

soº

crescendo com a granulometria do solo (RHODIA,1980).

Ensaios de Interface realizados no laboratório de Mecânica dos Solos da Universidade Federal do Rio de Janeiro (ver relatório COPPE/UFRJ, 1978) com apoio rígido e material arenoso compactado com a seguinte composição: areia grossa = 2%; areia média= 21%; areia fina= 39%; silte = 10% e argila = 27% apresentaram valores de ângulo de atrito de interface entre 27 e 30°. No mesmo trabalho são apresentados resultados de ensaios com apoio rígido como base do geotêxtil e argila orgânica do centro da cidade do Rio de Janeiro como solo ten do-se observado ângulo de atrito de 20° e uma adesão de 12kN/

2

m. Em ambos os ensaios o geotêxtil utilizado foi o Bidim, CQ

mumente encontrado no mercado brasileiro. Na figura 3.21 apr~ sentam-se os resultados destes ensaios.

No presente trabalho foi executada uma série de en-saios de interface entre solo compactado com a seguinte comp2

25

sição: areia grossa= 4%; areia média= 11%; areia fina= 22% (total de areia 37%); silte = 22% e argila = 41% e geotêxtil da marca Bidim. O ângulo de atrito encontrado foi de 28° com uma adesão de 6.0 kN/m2. A envoltória obtida está apresentada na figura 3.22.

3.4 - ENSAIO DE PENETRAÇÃO

O ensaio de penetração simula a solicitação, impos-ta à manta, devido as pontas de elementos rochosos principal-mente quando estes são depositados sobre o geotêxtil e uma ca mada mais compressível. Um esquema desta solicitação

ser visto na figura 3.23.

pode

O esquema do ensaio de penetração e mostrado na fi-gura 3.24.

O ensaio realizado deixando-se cair sobre um pedaço de geotêxtil perfeitamente preso à um molde (molde de ensaios CBR, por exemplo) um peso em forma de cone. O peso do cone bem como as dimensões apresentadas na figura 3.24 foram obti-das através de experiências. Após a queda do peso, o diâmetro da abertura provocada é medido através de uma gabarito, como mostra a figura 3.25.

Em geral, o peso cônico e deixado cair por dez ve-zes sobre o geotêxtil e a média das aberturas provocadas for-nece o Índice de penetração para o geotêxtil. Desta maneira, menor valor para o Índice de penetração indica melhor desemp~ nho para este tipo de solicitação.

A figura 3.26 apresenta resultados comparativos de resistência à penetração para vários geotêxteis (Alfhein &

Trevira) se comportam relativamente melhor que os tecidos. S~ gundo os citados autores, os fatores mais importantes que in-flenciam os resultados dos testes são: o tipo de polímero constituinte das fibras, o método de ligação das fibras e o peso do material por area.

3.5 - RESISTtNCIA AO ESTOURO

Outro tipo de solicitação a que pode ser submetida a manta de geotéxtil é a indicada na figura 3.27.

Devido às irregularidades do terreno onde se assen ta, a manta pode vir a sofrer um puncionamento, em acidentes localizados do terreno, devido ao peso do material granular co locado sobre si.

O esquema do ensaio de estouro está indicado na fi-gura 3. 28.

Neste ensaio a manta é forçada a entrar num orifí-cio circular através da aplicação de pressão numa membrana de borracha colocada sob a mesma.

Na tabela 3.2 aparecem valores da resistência ao es touro para alguns geotêxteis.

Em geral, os geotêxteis que apresentam maior defor mabilidade nos ensaios de deformação plana são, também, os que apresentam maiores deformações antes de ocorrer a ruptura por estouro. Em termos médios, os tecidos se apresentam mais resistentes ao estouro.

27

3.6 - RESISTÊNCIA AO RASGO

Outro aspecto a se considerar é a possibilidade da manta rasgar-se durante a vida útil da obra. Acredita-se que os outros tipos de solicitações já apresentadas sejam bastan-te mais prováveis de ocorrer num abastan-terro sobre solo fraco do que o rasgo. Também, a menos de um defeito de fabricação, o rasgamento deve vir como consequéncia de outro fenômeno tal como: ruptura por tração, penetração ou estouro.

Para estudar o comportamento dos geotêxteis no ras gamento, Sissons (1977) apresenta dois ensaios, a saber: En-saio de Rasgamento Localizado ("Hook Tear Test") e o Ensaio de Rasgamento em Forma de Asa ("Wing Tear Test"). O primeiro pode simular a ação dos cantos vivos de elementos rochosos e o segundo a propagação do rasgo ao longo da manta. Os ensaios aparecem esquematizados na figura 3.29.

Para os ensaios são utilizados pedaços quadrados de manta com 15cm de lado.

Sissons (1977) apresenta resultados comparativos en tre os dois métodos de ensaios, onde pode-se constatar uma ra zoável correlação entre os dois tipos de ensaios para os ge~ têxteis do tipo não-tecido. Os resultados de Sissons estão apresentados na figura 3.30.

3.7 - COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS GEOTÊXTEIS - COMEN TÁRIOS FINAIS

Neste capitulo foi apresentado, de maneira resumi-da, o comportamento da manta geotêxtil aos diversos tipos de

simuladas em laboratório, visam reproduzir esforços presentes in situe, através dos resultados obtidos nos ensaios, forne-cer subsídios a um projeto racional da manta a ser empregada. Como em vários campos de engenharia, alguns ensaios simulam mais corretamente, ou menos corretamente, os esforços reais que irão atuar. No caso do reforço de aterros sobre solos fra cos com geotêxteis, isso não é exceção.

No presente trabalho, em que o estado predominante é o de deformação plana, a utilização de resultados de ensaios de tração monodirecionais para hipótese de comportamento de mantas de não-tecidos leva a valores de módulos de deformação e resistências totalmente irreais, embora no caso dos tecidos os resultados deste ensaio não fujam muito aos ensaios

corretos, quando a direção ensaiada é a de lançamento

mais dos fios. A execução de ensaios monodirecionais em tecidos, em di reçao outras que não as de lançamento dos fios, fornece resis tências à tração mais baixas. Todavia, nesse caso, além da nao representatividade do ensaio já discutida, tais direções nao seriam colocadas sob as condições mais severas de esfor-ços mecânicos num projeto elaborado conscientemente.

No Ensaio de Tração Localizada, devido à configura-çao geométrica do ensaio, o estado gerado se aproxima um po~ comais do estado de deformação plana. Ainda assim, os resul-tados de resistência são subestimados nesse ensaio.

Os Ensaios Monodirecional e de Tração Localizada sao os ensaios de tração mais rápidos e mais simples de se execu-tar. São, também, os resultados desses ensaios que são apre-sentados geralmente como características de resistência a tra

29

çao do geotêxtil nos catálogos dos fabricantes (principalmen-te o de Tração Localizad~. Seria bastan(principalmen-te convenien(principalmen-te que a partir de resultados obtidos em ensaios mais simples como es tes, se pudesse extrapolar os resultados para o comportamento a deformação plana que requer ensaios mais sofisticados. Isso parece ser possivel no caso do ensaio de Tração Localizada on de se poderia obter um fator multiplicativo que levaria ao re sultado do ensaio de deformação plana. Todavia, tal fator te-ria um determinado valor para cada fabricante de

nao podendo ser considerado como geral.

geotêxtil,

O Ensaio de Tração Bidirecional Cilindrice e um en-saio de maiores potencialidades e fornece resultados em ter-mos de módulo de deformação e resistência à ruptura signific~ tivamente maiores que os ensaios mais simples. Todavia, é um ensaio sofisticado exigindo muito cuidado e atenção do opera-dor na sua execuçao.

O Ensaio de Deformação Plana de Sissons, embora se ja um ensaio rápido e simples, apresenta o inconveniente da presença dos pinos atravessando a manta ensaiada, o que certa mente altera o estado de tensões, principalmente quando se es tá próximo à ruptura do corpo-de-prova.

O Ensaio Hidráulico de Tração reproduz de maneira mais simples, que os citados anteriormente, a condição de de-formação plana. Contudo, mais simples ainda e por isso mais indicado para utilização corriqueira na avaliação do compor-tamento em deformação plana dos geotêxteis é o ensaio de De-formação Plana Monodirecional apresentado por Riga & Perfetti

(1980). Com a existência desses dois Últimos ensaios citados, não parece haver justificativa que os fabricantes de

geotêx-nas o resultado do ensaio de Tração Localizada como dado so-bre a resistência à tração da manta.

De um modo geral, o geotêxtil do tipo tecido apre-senta uma resposta mais rápida às solicitações impostas, isto é, o esforço de tração é transmitido diretamente aos fios sem envolver deformações iniciais significativas. Com isso, o te-cido apresenta um módulo de deformação elevado ainda a níveis de tensões baixos. Já os não-tecidos, devido à configuração~ leatória dos fios, devem admitir uma deformação inicial até que os seus fios resistam efetivamente ao esforço aplicado. Observou-se, ainda, uma significativa influência do nível de tensões no valor do módulo de deformação de geotêxteis à base de polipropileno e, também, em geotêxteis não-tecidos com fios ligados por calor ou resinas sintéticas.

t

importante n2 tar, também, o excelente comportamento do geotêxtil não-teci do de poliéster quando submetido a ensaios cíclicos de tração através dos resultados apresentados por Raumann (1979).

No que diz respeito a fluência, os geotêxteis aba-se de poliéster são bastante estáveis, o que não pode aba-ser di to em relação aos que são confeccionados a base de polipropi-leno.

Em solicitações como as simuladas nos ensaios de p~ netração e resistência ao rasgo os geotêxteis não-tecidos p~ recem se comportar melhor que os tecidos ao passo que no en-saio ou resistência ao estouro, por ser uma solicitação de tração, os tecidos parecem se comportar melhor.

De um modo geral, os geotêxteis do tipo tecido sao capazes de possuir módulos de deformação maiores e deformação

31

na ruptura menores que os não-tecidos devido a configuração estrutural da manta de tecido. Por outro lado, os não-tecidos parecem ser mais resistentes às solicitações ocasionais passf veis de ocorrência numa obra. O material mais conveniente pa-ra a confecção das fibpa-ras ê o poliéster e o processo de con-fecção da manta de não-tecido que parece ser mais indicada no atual estágio de conhecimento

é

o de agulhagem.

~LI

/GEOTEXTIL

1

1

ANTES DO ENSAIO 1 20.0 cm

~

T

1

(POSIÇÃO INICIAL T DURANTE O ENSAIO •

FIG. 3 1 - ENSAIO MONOOIRECIONAL EM GEOTEXTEIS

150° 180° / SENTIDO TRANSVERSAL 1 210° FIG. 3.2

-120°

/

TECIDO

-240º CARACTE RISTICAS NO ENSAIO DE RHODIA ( 1980) DE SENTIDO LONGITUDINAL

-NAO TECIDO 270º ISOTROPIA 60° 330º 300° • DOS GEOTEXTEIS

33

NAO-TEC IDO DE POLI ESTER

E TECI DO DE u POLI PROPILENO ( PROCESSO ROTATIVO) ,n 0.8

...

z

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z

NÃO-TECIDO w • DE ~ POLI ESTER 0.4 1 IMPREGNA RESINA) DE POLIPROPILENO ( PROCESSO ROTATIVO) 0.2 20 40 60 80 100 120 140 O E FORMAÇÃO ( % )

IG. 3. 3 - CURVAS TENSÃO x DEFORMAÇÃO TÍPICAS PARA ENSAIOS

•

T

m

1 . ; 25.4mm T /PEDAÇO DE GEOTÊXTIL 200 x 200 mm GARRA

FIG.3.4-ESQUEMA DO ENSAIO DE TRAÇÃO LOCALIZADA

TENSÃO NA DEFORMAÇÃO TENSAO A

G EOTÊXTIL RUPTURA NA RUPTURA 5°/o DE

( N) ( % ) DEF~RNMfÇÃO

NÃO-TECIDO LIGADO

POR CALOR 900 -1400 70 - 125 110 - 240

NÃO -TECIDO AGULHADO 750- 950 65 - 150 10 - 2 0

NÃO-TECI DO LI GADO _{650 - 800 50 - 65 100-250}

POR RESINA SINTÉTICA

TECI DO 800 -1000 10 -25 300 - 350

'

.

TABELA 3.1- CARACTERISTICAS DE !!ESISTENCIA 'A TRAÇAO

PARA DIVERSOS GEOTEXTEIS NO ENSAIO DE

TRAÇÃO LOCALIZADA. VALORES NORMALIZADOS

GEOTÊXTIL 20•20cm GARRA FIG. 3.5 - ESQUEMA 1 DO T

i

. T ENSAIO DE T

i

1 • G EOTÊX TIL 11. . . _ ~ PINOS ATRAVESSANOO O GEOTÊXTIL ES PAÇADOR ES RfolDOS DOS PINOS 1

l

T

DEFORMAÇÃO PLANA DE SISSONS (1977)

w

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1-00 100 DEFORMAÇÃO(%)

NAO-TECIDO LIGADO POR RESINA

( 200g / m2 ) >000 E b

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z " ' IOCI) 1-a

OL....---0 50 100 DEFORMAÇÃO(%) T E CI DO ( 11 O g / m2)

FIG. 3. 6 - RESULTADOS DE ENSAIOS DE DEFORMAÇÃO

• PLANA

( 1977 )

CE LULA / CÉLULA DE PRESSAO MEDIÇAO CONllNUA DO DIAMETRO--t+-"I MANÔMETRO MEDIÇÃO DO VOLUME DE ÁGUA

-l-++----

ANTEPARO CORPO DE PROVA ---JANELAS / / ME:IEÇÃO

FIG. 3. 7 - ESQUEMA DO ENSAIO BIDIRECIONAL

CILi'NDRICO DE TRAÇÃO - APUD

VAN LEEUWEN ( 1977) 1

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GARRA SUPERIOR ESTADO INICIAL d, 10cm AUMENTO DO RAIO GARRA INFERIOR

FIG. 3.B - DEFORMAÇÃO DO CORPO DE PROVA

NO ENSAIO BIDIRECIONAL

A - TECI DO COM FIOS DE POLI A MI DA

B- TECIDO .COM FIOS

DE POLIESTER

t

DIREÇÃO DE LANÇAMENTO

1

DOS FIOS

/DIAGONAL

(

DIREÇÃO DOS FIOS

DE ABRAÇAMENTO

(o) TENSAO NA RUPTURA

t

DIREÇÃO DE LANÇAMENTO 1 DOS FIOS /DIAGONAL I

!

1 '

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li

j DIREÇÃO DOS FIOS

1

/ DE ABRAÇAMENTO

( b ) DE FOR MAÇAO NA RUPTURA

FIG. 3.9 - VERIFICAÇÃO OS TECIDOS DO GRAU

.

ATRAVES DE DE 1 SOTROPIA ENSAIOS

BIDIRECIONAIS -APUD VAN LEEUWEN ( 1977)

39 32 30 28 26 24 a2 E 20

/e

'18 _z ::. 16 14 li) 12 1() 8 6

_/

A-NÃO-V:CIDO COM FIOS BASE DE 4

_/

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AOS'A BASE DE / POLI ÉS TER

o

o

10 20 30 40 50 60 70 80 E ( % )

FIG. 3.10 - COMPARAÇAO ENTRE RESULTADOS DE ENSAIOS

MO NO DIRECIONAIS E BIDIRECIONAIS PARA

0 DEFLECTOMETRO PLANTA 0 0 G EOTÊXTIL PARAFUSOS MEMBRANA IMPERMEÁVEL CORTE A-A GEOTÊXTIL DEFORMADO

TU B U LAÇÕ E.S PARA

ENSAIOS C I CLI COS

FIG. 3.11 - ENSAIO HIDRÁULICO DE TRAÇÃO EM

18.0 e

'

z

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,1,-FIG.3.12-CURVAS TENSAO x DEFORMAÇAO PARA UMA MANTA

'

DE POLIESTER AGULHADA EM FUNÇÃO DAS

DIMENSÕES DO CORPO D E PROVA -APUD RAUMANN ( 1979)

11111 80.0 e

'

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1~'

z e L1J ..._ 40.0 ~z TECI DO D E POLIPROPILENO

NÂO-TECIOO DE POLIÉsTER AGULHADO

---... ----POLIPltOf'ILENO LIGADO

NÃo-TECIDO DE

POLIPftOPILENO AGU LHAOO

---

---

-POLIPROPILENO LIGAOO

20 40 eo ao 100 120

DEFORMAÇÃO ( % )

FIG. 3.13- CURVAS TENSAO ll DEFORMAÇAO PARA

• '

DIVERSOS

GEOTEXTEIS

.

OBTIDAS A TRAVES DO ENSAIO

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500 CICLOS 1 10 100 20 40 60 DEFORMAÇÃO{%) • 80

FIG. 3.14 - CURVAS TENSAO X DEFORMAÇAO DE ENSAIOS DINAMICOS PARA

•

43 • GARRA GEOTEXTIL T 1

'

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I 1 I 1

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• GARRA T

ª•

FIG.3.15-ESQUEMA DO ENSAIO DE DEFORMAÇAO

1.0 0.8 o

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0.6

'

"'

0.4 0.2 o.o 5 10 ALTURA DO CORPO DE PROVA, H, 10 cm \NÃO-TECIDO TIPO B 30 50 Bo 65 BO ( ,,) RELAÇAO LARGURA DE ESTRANGULAMENTO EM FUNÇÃO INICIAL 00 CORPO DE PROVA

º-ªº

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o+-~~--~---~--.---.-5 10 ( b) VARIAÇAO DA RESISTENCIA 50 Bo 65 '

-80 A TRAÇAO COM LARGURA INICIAL DO CORPO DE PROVA

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H: 10 cm o+, ... . . -s 10 30 50 65 80 Elo A DA

(e) VARIAÇAO DO MODULO DE ELASTICIDADE COM

LARGURA INICIAL DO CORPO DE PROVA

.

A

FIG.3.16-VERIFICAÇAO DA INFLUENCIA DA LARGURA DO

CORPO DE PROVA NO ENSAIO DE DEFORMAÇAO PLANA

ICXJ 90 80 70 ~60 50 o

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:li ~ 30

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NÃO-TECIDO FIBRAS CONTÍNUAS

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POLIPROPILENO- AGULHADO

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_a- ..,-NÃO-TECIDO FIBRAS CONTfNUAS

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_{~ /.t:} V DE POLIÉSTER AGUlHADO l

---0'"9•0.570"9, I :/a-₈~o.soa-_{1 ,} ' o 0.1 TE6'~1- ~oL\ÉsTER 1 1 1 I I I 10 TEMPO EM DIAS • CONVENÇÕES,

RESULTADOS PARA

NAO-TECIDOS-APUD PAUTE, 8

SEGOUIN , ( 1977 )

RESULTADOS PARA TECIDOS APUD VAN LEEUWEN, ( 1977)

«-e •

TENSÃO TANGENCIAL

cre, •

T ENSÀO TANGEtl:IAL DE

RUPTURA ~/ TECID0-P0LJ 1AMl0A 1

.-.,:0.00,,..~,

1 I 1

FIG. 3.17 -COMPORTAMENTO OE VARIOS GEOTEXTEIS QUANTO A

FLUÊNCIA -ENSAIO BIDIRECIONAL CILINDRICO

100 / TECIDO DE / POLIPROPILENO / POL IPROPILENO

/

/ / LI GADO . /

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60 . / / / / POLIPROPILENO <l / / / _.- AGULHADO a: :I 40 _{, /} / _{, /} ' _{.... · POLIPROPILENO} o / .

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LIGADO

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20L--_.,:l!..-,.l'..· '.""r_:-:-"Ç::;;.s::::.·:::··":_::·'::._-: ... _.::_ •.• _··_··---PO LI ÉS TER AGULHADO 10 '. 100 lodo

lhbra ldio l~na TEMPO

FIG. 3.18 - RESULTA DOS DE ENSAIOS DE "FLUÊNCIA"

ENSAIO HIDRÁULICO DE , ATRAVES DO -APUD RAUMANN ( 1979) TECIDO DE POLIAMIDA DEFORMAÇÃO , 20 %

/ _

DEFORMAÇAO = l!I % ' 0.1 11.0 ' 10.0 1 100.0 4 S 0

egundo1 IOMln. 1 Dia 32 Dias

TEMPO ( OI AS )

OBTIDOS TRAÇAO

-FIG. 3.19- VERIFICAÇÃO DO EFEITO DE

TENSÕES EM UMA MANTA DE

RELAXAÇÃO TECIDO

-DE

P ( CARGA NORMAL)

MÓVEL

T SOLO

( CARGA CISALHANTE)

GEOTÊXTIL _{CAIXA FIXA}

APOIO

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...

z <t :r .J <t (1)

-

_u o I<( (1) z

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100 ARGILA ORGÂNICA • GEOTÊXTIL ( BIDIM)

O-fll';;._---+---+---1

o

.

100 TENSÃO 200 300 NORMAL ( KN / m1 )

FIG. 3.21 - RESULTADOS MEDIOS DOS ENSAIOS DE INTERFACE

REAL! ZADOS NO LABORATÓRIO DE 50 LOS DA UNIVERSIDADE

...

....

z

..

49

ENVOLTÓRIA DE RUPTURA DO MATERIAL DE

ATERRO DA ESTRADA DE ACESSO

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...

....

ENVOL TÓR!A DO ENSAIO

DE INTERFACE ATERRl 1 GEOTÊXTIL 50 100 150 200 TENSÃO NORMAL ( KN/m2) FIG. 3.22 - RESULTADOS REALIZADOS

DOS ENSAIOS DE INTERFACE

PE ORAS

GEOTDTIL

SOLO COMPRESSÍVEL

/ / /

SCl.lCITAÇÃO PENETRAçÃO DE

/

FIG. 3.23- ESQUEMA DA SOLICITAÇÃO QUE JUSTIFICA

FIG. 3.24- ENSAIO 51 0<. = 45º d , 50mm W, 10 N h , 500 nvn D, 152mm LGEOTÊXTIL D OE PENETRA ÇAO

... 11,111111111111111

p

O 10 20 3:l 40 50 AUMENTO DIÂM. (mm) 200mm

.

h

FIG.3.25-MEOIDOR DO OIAMETRO DA ABERTURA

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Q. Q. Q.

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(/) (/) 1- 1-::, COLBONO POLYFELT

FIG. 3.26 - RESULTADOS OE ENSAIOS

DIVERSOS GEOTÊXTEIS -APUD

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2

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...

TREVIRA o ~ DE PENETRAÇÃO

ALFHEIM & SORLIE

., <O <O "'

8

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TYPAR PARA ( 1977)

FIG. 3.27- ESQUEMA O ENSAIO DA OE 53 GEOTÊXTIL SUPERF(CIE DO TERRENO S OLICITAÇAO QUE RESISTÊNCIA AO JUSTIFICA ESTOURO PLACA CIRCULAR R IGIDA G EOTÊXTIL t ( 7 / m ~ ; : ; B R A N A 1 M PERMEÁVEL p

FIG. 3. 28 - ESQUEMA 00 ENSAIO OE RESISTÊNCIA

CALOR

NÀO-T ECI DO AGULHA DO 100 - 210 11

-

1. 9 NAO-TECIDO LI GADO POl'I

SINTÉTICA 150

-

270 0.9

-

1.1

RESINA

TECI DO 350 - 380 1. o

-

1. 2

' •

TABELA 3.2 - VALORES TIPICOS OE RESISTENCIA AO ESTOURO PARA

•

55

GEOTÊXTIL

1

GARRA

GARRA

(o) ENSAIO DE RASGAMENTO LOCALIZADO

c::=:=:=::;:t'.:::=::::;::::=::J----GARRA

.

/G EOTEXTIL

'

(b) ENSAIO DE RASGAMENTO EM FORMA DE ASA